第五章 51单片机的定时器计数器原理与应用

定时/计数器的工作方式
1、方式0
方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。 TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标 志，向CPU发出中断请求。
TCON TF1 申请 中断 TR1 TF0 TR0 D7 溢出 TH0 8位 TL0 5位 &

CPU时序的有关知识
例如：外接晶振为12MHz时，89S52单片机的4个时间周 期的具体值为： 振荡周期=1/12us; 状态周期=1/6us; 机器周期=1us; 指令周期=1~4us;

在学习定时器之前需要明白的

51单片机有两组定时器/计数器，因为既可以定时， 又可以计数，故称之为定时器/计数器。 定时器/计数器和单片机的CPU是相互独立的。定时器/计数器工 作的过程是自动完成的，不需要CPU的参与。 51单片机中的定时器/计数器是根据机器内部的时钟或者是外部 的脉冲信号对寄存器中的数据加1。 有了定时器/计数器之后，可以增加单片机的效率，一些简单的 重复加1的工作可以交给定时器/计数器处理。CPU转而处理一 些复杂的事情。同时可以实现精确定时作用。
第五章 51单片机的定时器计数器原理 与应用
本节内容
定时器的原理 定时器的使用
CPU时序的有关知识
振荡周期：为单片机提供定时信号的振荡源的周期 （晶振周期或外加振荡周期） 状态周期：2个振荡周期为1个状态周期，用S表示。 振荡周期又称S周期或时钟周期。 机器周期：1个机器周期含6个状态周期，12个振荡周 期。 指令周期：完成1条指令所占用的全部时间，它以机器 周期为单位。
2、控制寄存器TCON
TCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控 制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：



TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动 置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随 时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软 件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。 TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0 时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数 器的启动与停止。 TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。 TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。

中断源
中断源符号 /INT0 T0 /INT1 T1 TI/RI 名称 外部中断0 中断引起原因 P3.2引脚低电平或下降沿信号 定时/计数器0计数回0溢出 P3.3引脚低电平或下降沿信号 定时/计数器1计数回0溢出 中断号 0 1 2 3 4
定时器0中 断
外部中断1 定时器1中 断
串行通信完成一帧数据发送或接收引 串行口中断 起中断
定时/计数器的工作方式
2、方式1 方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位，TH0 作为高8位，组成了16位加1计数器 。
TCON TF1 申请 中断 TR1 TF0 TR0 D7 溢出 1 TH0 8位 TL0 8位 &
≥1
TMOD T0引脚 1 0 M0 M1 C/T 0 机器周期 GATE M0 1 D0 INT0引脚 M1 C/T GATE D7 D0



89C51单片机定时器结构
定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8 位两个寄存器THx和TLx组成。TMOD是定时/计数器的工作方 式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制 T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。
T1引脚 T0引脚
机器周 期脉冲
TH1
TL1
TH0
≥1
机器周期 TMOD 1 1 M0 M1 C/T 0 机器周期 GATE M0 ຫໍສະໝຸດ M1 C/T GATE D7 D0
D0
INT0引脚
工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0 。
使用定时器，该做哪些工作
初始化程序应完成如下工作：
对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。 计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。 中断方式时，则对EA赋值，开放定时器中断。 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。
作业
1、在给定的TimerLED.DSN文件中使用定时
器1的方式1编程实现秒计时。计时从0开始， 到60秒时，自动归零，再从0开始计时。 2、在1的基础上使用按键start控制，使计数 开始暂停；使用按键stop控制，使计数器停 止清零。（按键的控制可以使用延时方式， 也可以使用中断方式）
计数个数与计数初值的关系为：X=28－N 工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
定时/计数器的工作方式
4、方式3 方式3只适用于定时/计数器T0，定时器T1处于方式3时相当 于TR1=0，停止计数。
溢出 申请 中断 申请 中断 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 溢出 TH0 8位 T0引脚 1 TL0 8位 &
定时器/计数器的编程和应用
4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由于方式0 是为兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用 中，一般不用方式0，而采用方式1。 1、方式1应用 例1-1 假设系统时钟频率采用12MHz，要在P1.0上输 出一个周期为2ms的方波，如图所示。
方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次 (每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服 务程序中对P1.0取反。 (1)计算初值X
(1) 用定时器0的方式1编程，采用查询方式，程序如下：
# include <reg51.h> sbit P1_0=P1^0 ；
void main(void)
{ TMOD=0x01 ； TR0=1 ； /* 设置定时器1为非门控制方式1*/ /* 启动 T/C0 */ /* 装载计数器初值 */ /* 查询等待TF0置位 */ /* 定时时间到P1.0反相 */ /* 软件清 TF0 */
TL0
内部总线
GATE TF1 TR1 TF0 TR0 C/T C/T M1 M0 M1 M0
TCON
GATE
TMOD
外部中断相关位
T1方式
T0方式
定时/计数器的控制
80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能 寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用 于控制其启动和中断申请。 1、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作 方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：
GATE是门控位, GATE＝0时，用于控制定时器的启动是否受 外部中断源信号的影响。只要用软件使TCON中的TR0或 TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝1时，要用 软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚INT0/1也为高电平 时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件， 加上了INT0/1引脚为高电平这一条件。 C/T :定时/计数模式选择位。C/T ＝0为定时模式;C/T =1为计 数模式。 M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式。
机器周期=12/fosc=1 μs
需计数次数=1000/(12/fosc)=1000/1=1000
由于计数器是加1计数，为得到1000个计数之后的 定时器溢出，必须给定时器置初值为-1000(即1000 的补数)。
(2)初始化程序设计 对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置， 将计数初值送入定时器中。 (3)程序设计 中断服务程序除产生方波外，还要注意将计数初值重 新装入定时器中，为下一次中断作准备。 参考程序：
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while(1)
{ TH0= -(1000/256) ； TL0= -(1000%256) ； do { } while (!TF0) ； P1_0=!P1_0； TF0=0； } }
(2) 用定时器0的方式1编程，采用中断方式。程序如下： # include <reg51.h> sbit P1_0=P1^0 ； void time (void) interrupt 1 using 1 /* T/C0中断服务程序入口 */ { P1_0=!P1_0 ； /* P1.0取反 */ TH0= -(1000/256)； / * 重新装载计数初值 */ } void main( void ) { TMOD=0x01 ； /* T/C0工作在定时器非门控制方式1 */ P1_0=0； TH0= -(1000/256 )； /* 预置计数初值 */ TL0= -(1000%256) ； EA=1 ； /* CPU中断开放 */ ET0= 1 ； /* T/C0中断开放 */ TR0=1 ； /* 启动T/C0开始定时 */ while(1) ； /* 等待中断 */ } 21
≥1
TMOD T0引脚 1 1 0 0 0 M0 M1 C/T 机器周期 GATE M0 1 D0 INT0引脚 M1 C/T GATE D7 D0
定时器模式时有:N＝t/ Tcy 计数初值计算的公式为：X=213－N。 定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。 计数模式时，计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。 门控位GATE具有特殊的作用。当GATE=0时，经反相 后使或门输出为1，此时仅由TR0控制与门的开启，与门输出 1时，控制开关接通，计数开始；当GATE=1时，由外中断引 脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚 信号和TR0共同控制。当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的 高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。 这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。
计数个数与计数初值的关系为：X=216－N